低应变法检测技术规范

低应变法检测技术规范

16.1 适用范围

16.1.1本方法适用于检测混凝土桩的桩身完整性，分析桩身缺陷的程度及位置。

16.1.1【条文说明】考虑到目前使用方法的普遍程度和可操作性，本规程将反射波法(或瞬态时域分析法)简称为低应变法。其余见《建筑基桩检测技术规范》。

16.1.2被测桩的桩长范围，应结合现场试验确定。

16.1.2【条文说明】根据低应变法的实际应用情况看，现场检测中，多数情况下能够通过同条件下的波形特征比较识别出桩底反射信号，分析被测桩的桩长范围。这里所说的现场试验包含规程16.4.1条的内容。若桩过长（含长径比较大）或灌注桩桩身阻抗多变且变化幅度较大或预制桩存在接桩缝隙等情况时，往往应力波尚未传到桩底，其能量已完全衰减或提前反射，测不到桩底反射信号。此时，尽管无法对整根桩的完整性作出评价，但若被测桩桩长范围内存在缺陷，则实测信号中必有缺陷反射信号，低应变法仍可用于查明被测桩桩长范围是否存在缺陷。

16.2 仪器设备

16.2.1检测仪器的主要技术性能指标应符合《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定，且应具有信号显示、储存和处

理分析功能。

16.2.2瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫，力锤可装有力传感器。

16.3 现场检测

16.3.1被测桩（试件)应符合下列规定：

1桩身强度应符合本规程第4. . 条第1款的规定。

2桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同。

3桩顶面混凝土应平整、密实、无积水并与桩轴线基本垂直。

16.3.2【条文说明】通常,被测桩的桩头的状态直接影响测试信号和分析判断结果的质量。对被测桩（试件)的具体要求见附录C“低应变检测试件处理技术要求”。

16.3.2测试参数设定应符合下列规定：

1采样时间间隔或采样频率应根据设定桩长、预设桩身波速合理选择；时域信号采样点数不宜少于1024点。

2时域信号记录的时间段长度，应大于2L/c时刻后延续不少于5ms。

3传感器的设定值应按计量检定结果设定。

4设定桩长应为桩顶测点至桩底的施工桩长，设定桩身截面积应为施工截面积。

5预设桩身波速可根据本地区同类型桩的测试平均值初步设定。

16.3.2【条文说明】对于时域信号，采样频率越高，则采集的数字信号越接近模拟信号，越有利于缺陷位置的准确判断，一般应在保证测得完整信号（时段2L/c+5ms，1024个采样点）的前提下，选用较高的采样频率或较小的采样时间间隔。但是，若要兼顾频域分辨率，则应按采样定理适当降低采样频率或增加采样点数。

根据反射波的反射特征，可以从时域波形中识别出桩底反射或缺陷反射，同时就确定了桩底的反射时间ΔT和缺陷反射时间Δt x。根据ΔT =2L/c，只有已知桩长L才能计算波速c，或已知波速c计算桩长L。因此，设定桩长应以实际记录的施工桩长为基础，取测点至桩底的距离。设定桩长和设定桩身截面积均应源于施工记录。桩身波速取值可在预设桩身波速的基础上，根据实测ΔT重新设定或按16.4.1条确定的波速平均值c m设定。

16.3.3测量传感器安装和激振操作应符合下列规定：

1在桩顶平面上均匀对称布置检测点，检测点的数量为：当桩径≤600 mm时，不少于2点；当桩径＞600mm且≤1000 mm时，不少于3点；当桩径＞1000 mm时，不少于4点。

2传感器安装位置和激振点应避开钢筋笼的主筋影响，两者宜在同一水平面上并保持合适的距离。

3用耦合剂粘结传感器时，应具有足够的粘结强度；安装后的传感器与桩顶面垂直。

4激振方向与桩轴线方向平行。

5通过现场敲击试验，选择合适重量的激振力锤和锤垫，宜用宽脉冲获取桩底或桩身下部缺陷反射信号，宜用窄脉冲获取桩身上部缺陷反射信号。

16.3.3【条文说明】本条是为保证获得高质量实测信号而提出的措施，传感器安装点与激振点布置示意如图1。

图17-1 传感器安装点、激振点布置示意

1 桩径增大时，桩截面各部位的运动不均匀性也会增加，桩浅部的阻抗变化往往表现出明显的方向性。故应增加检测点数量，使检测结果能全面反映桩身结构完整性情况。

2 激振点与传感器安装点应远离钢筋笼的主筋，其目的是减少外露主筋对测试产生干扰信号。若外露主筋过长而影

响正常测试时，应将其割短。传感器安装位置和激振点位置及两者之间的合适距离，以采集到稳定且清晰的实测曲线为控制目标。

相对桩顶横截面尺寸而言，激振点处为集中力作用，不可避免地产生表面波和横波的干扰（当锤击脉冲变窄或桩径增加时，这种由三维尺寸效应引起的干扰加剧）。传感器安装点与激振点距离和位置不同，所受干扰的程度也不同；对混凝土实心桩，当检测点位于距桩中心约2/3半径R 时，所受干扰相对较小；对空心桩，当检测点与激振点平面夹角约为90°时也有类似效果。当安装点与激振点距离或平面夹角增加时，将增大锤击信号与响应信号的时间差，造成波速或缺陷定位误差。

3 传感器用耦合剂粘结时，粘结层应尽可能薄；必要时可采用冲击钻打孔安装方式。

4 当预制桩、预应力

管桩等桩顶高于地面很

多，或灌注桩桩顶部分桩

身截面很不规则，或桩顶

与承台等其他结构相连而

不具备传感器安装条件

时，可将测量传感器安装在桩顶以下的桩侧表面，且宜远离桩顶。 （a ） （b ） （c ） t 1 t 1 t 1 t 2 t 2 t 2 图17-2不同锤头作用下的时域波形（40×40cm 方桩） （a ） 手锤； （b ）带尼龙头力锤； （c ） 细金属杆

5 通过改变锤的重量及锤头材料，可改变冲击入射波的脉冲宽度及频率成分。锤头质量较大或刚度较小时，冲击入射波脉冲较宽，低频成分为主；当冲击力大小相同时，其能量较大，应力波衰减较慢，适合于获得长桩桩底信号或下部缺陷的识别。锤头较轻或刚度较大时，冲击入射波脉冲较窄，含高频成分较多，较适宜于桩身浅部缺陷的识别及定位。参考波形如图2。

16.3.4信号采集和筛选应符合下列规定：

1每个检测点记录的信号特征应相似，且有效信号的数量不宜少于3个。

2实测信号能够基本反映桩身完整性特征。

3实测信号不应失真和产生零漂，信号幅值不应超过测量系统的量程。

4当多次及不同检测点实测信号重复性较差时，应分析原因，必要时增加检测点数量。

5同一工程的同一批试桩的现场检测操作宜保持相

同工况。

16.3.4【条文说明】对在同一根桩上采集的若干实测信号的形态、特征进行相似性比较，是低应变检测信号采集和筛选环节中的重要环节。每个检测点有效信号数量不宜少于3个，并进行叠加平均提高信噪比。应合理选择测试系统量程范围，特别是传感器的量程范围，避免信号波峰削波。为

了能对室内信号分析发现的异常提供必要的比较或解释依据，检测过程中，不仅要对激振操作、传感器和激振点布置等某一条件改变进行记录，也要记录桩头外观尺寸和混凝土质量的异常情况。

16.4 检测数据分析与判定

16.4.1桩身波速平均值的确定应符合下列规定：

1 当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ⅰ类桩的桩身波速值按下式计算其平均值：

∑==n i i c

n c 1m 1

（16.4.1-1）

T ΔL

c i 2000=

（16.4.1-2）

式中 c m ——桩身波速平均值（m/s ）；

c i ——第i 根受检桩的桩身波速值（m/s ），且︱c i

－c m ︱/c m ≤5%；

L ——测点下桩长（m ）；

ΔT—— 速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms ）；

n ——参加波速平均值计算的基桩数量(n ≥5)。